基于单片机电子时钟的设计(完整资料)

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基于单片机电子时钟的设计(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）单片机课程设计姓名：刘韶辉学号：１402２５0２３2班级：自动化11402成绩：指导老师：吴玉蓉设计时间：２016年12月２６日~2017年1月５日目录ＴＯC\o”1-3”＼ｈ＼uHYＰERLINＫ\ｌ”_Toｃ7268９267”1。设计要求...。..。。.。．.。...。...。.．..。。．.。。。..．.．。.。PaｇeRef_Ｔoc72689267＼ｈ1HYPERLINＫ＼l"_Toc7２６8926９"2。系统总体方案ﻩPagｅRef_Toc7２６89269\h2HＹPＥRLIＮK\l＂_Tｏc72689271"３。硬件电路设计 PageＲef_Toｃ726８９２７1\h3HYＰＥRLＩNK\l＂_Toc72689２72"4.系统软件设计。 45.ＨYPＥRLＩＮK\ｌ"_Tｏc7２68９27５”课程设计体会ﻩ。.。。.。。。.。。．.。。.．。。.．.．...．。。。．．．。。。１5HYPＥRLINK＼l"_Tｏc72６89274”6．参考文献 15７．系统实物图。.。..。.．。．。.．.。。..．。．．。。.。。..．．。。。。。。1PａgeＲef_Toｃ７2６８9２7３\ｈ6ＨYPERＬINＫ＼l”＿Toc7268９27６”附录１电路原理图 17附录2原件清单.。。。..。.。。。。．．。．..．。.。．...．。．。18一、设计要求利用５1单片机开发电子时钟，实现时间显示、调整功能.具体要求如下：按以上要求制定设计方案,并绘制出系统工作框图；按要求设计部分外围电路,并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等正确可靠的连接，给出电路原理图；用仿真器及单片机实验箱进行程序设计与调试;利用键盘输入调整秒、分和小时时刻,数码管显示时间;二、系统总体方案1。时钟计数：形成秒、分、小时，系统时间采用24小时制。利用单片机内部的定时器／计数器来实现，它的处理过程如下:首先设定单片机内部的一个定时器/计数器工作于定时方式,对机器周期计数形成基准时间（如10ms)，然后用另一个定时器/计数器或软件计数的方法对基准时间计数形成秒(对１0ｍs计数１00次)，秒计60次形成分，分计６0次形成小时,小时计24次则计满一天。２。显示:采用８个LＥD显示系统当前时间，显示格式为“时-分－秒"（如1２—25－０9）。3.设置功能：用户可以对系统的时间进行设置。没有按键时，则时钟正常走时.当按下Ｋ0键,进入调分状态，时钟停止走动,此时,按K1或K２键可进行加1或减1操作；继续按K0键可分别进行分和时的调整，此时，按K１或K２键可进行加1或减1操作；最后按K0键将退出调整状态,时钟开始计时运行。4．系统框图STC89C51STC89C51复位复位电路电源电路电源电路ﻩ按键按键电路显示电路显示电路晶振晶振电路三、硬件电路设计1.时钟电路(晶振电路）单片机利用外部１2ＭＨZ晶振构成振荡电路作为时钟源,单片机内部具有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTAL1和ＸTAL２跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构如图所示：图2时钟电路图２．按键电路按键处理设置为：当有没键按下时，时钟正常运行；当按一次K1，时钟停止走动，按Ｋ2对秒进行调整；当K1按2次时,按Ｋ2对分进行调整;当K１按下3次时，按Ｋ2对小时进行调整,当按下4次K１时,校时完毕,时钟按设定的时间进行正常走时。当按1次K3进入闹钟设置界面,时钟继续进行走时，按K2对秒进行设置；当按2次K3,按K2对分进行设置;当按3次K３，按K2对秒进行设置；当按下4次K３时，闹钟设置完毕进入时钟显示界面。电路如下图：图3独立按键电路3.复位电路单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作，上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作，手动复位要求在电源接通的条件下,在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位，其结构图如下图,上电自动复位通过电容C充电来实现，手动按键复位是通过按键将电阻R与Ｖｃc接通来实现。ﻩ ﻩﻩﻩ 图４复位电路4.单片机系统ＳTC8９C5１是HＹＰＥRLINK＂http：//ｂaike.haoｓou。ｃｏｍ/doｃ／2１69962。htｍl＂STC公司生产的一种低功耗、高性能ＣMOS8位微控制器，具有４K在系统可编程Flaｓｈ存储器。SＴC89C51使用经典的MCＳ－51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统HＹPERLIＮK"ｈttp：//baｉkｅ．haosou。cｏｍ/ｄoｃ/5４1２1３3．htmｌ＂５1单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的８位HYPＥRLIＮK"htｔp:／/baiｋe。ｈaoｓoｕ。com／doc/73５32０．html＂CＰU

和在系统可编程Flａsh，使得SＴC８9C５1为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的HYＰERLINK”htｔp：／／baike。hａosou．com/doｃ／59０1０20.ｈtml"解决方案。支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CＰＵ停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RＡＭ内容被保存,振荡器被图5单片机系统冻结，单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止.最高运作频率35MHｚ,６T/12T可选。５。数码管显示电路将所有数码管的8个显示段码＂a,b,c,d，e，ｆ,g，dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极CＯＭ增加位选通控制电路,位选通由各自独立的Ｉ／Ｏ线控制，当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通CＯM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，电路如下图:图6数码管显示电路四、软件设计本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、按键程序、延时程序四大模块。设计思路：本系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、按键程序、延时程序和共阴极数码管显示程序。定时中断程序是利用单片机内部定时器0实现1秒的定时，然后利用软件延时实现分小时,时间调整程序是利用单片机的内部存贮器,把调整好的时间写到显示时间的存贮单元,然后启动定时器开始计时并显示，延时程序是利用软件实现延时达到去抖的目的和数码管动态显示的延时.主程序就是利用这些子程序中断程序实现显示、定时等功能。１．软件流程图（1）主程序开始开始初始化初始化键盘扫描键盘扫描显示显示（2）键盘扫描程序开始开始计时满1计时满1s秒加1秒加1满60s满60s开始时间显示时清零时满24分清零，时加1分满60秒清零，分加1开始时间显示时清零时满24分清零，时加1分满60秒清零，分加1(３）显示程序开始开始时间数据时间数据个十位分离i=0i=0i>8?i>8?送位选送位选码结束消隐送段选码结束消隐送段选码2、程序清单＃incｌudｅ＜ｒeg52.h＞#definｅuintuｎsｉgneｄiｎｔ#deｆinｅuｃhａrｕnｓiｇｎedchａruｃharcodetable［］=｛0ｘ３f，0ｘ06，0x5b,０x4f，0x6６,0ｘ６d,0x7d，０ｘ０7,0ｘ7f，0ｘ6f,0x00｝;sｂiｔｋ０=Ｐ１^0；sｂｉtk1=P1^1；ｓbｉtk2＝Ｐ1^2;ｉnｔｓ0,ｓ1,min0，min1，h0，h１,sｈi，fen,miao,cｏuｎｔ，slnuｍ，ａ0,a1，ｂ０，b1，c0,ｃ１;ｖoiｄdelay（ｕintｚ）／/延时函数1mｓ｛uintx,y；for(x=ｚ；x＞0；ｘ－-）ｆor(y=90；y>０；ｙ--)；｝vｏｉdinｉt(）//初始化函数｛P0=ｔabｌe[０]；P2=0xｆf；shi=23；fｅn=5９; ﻩ ﻩ /／上电时间２3-5９—50miａｏ=5０;ｓ１=miao/１0;s０＝miaｏ%1０;min1=ｆｅn/10；min0＝feｎ%10；ｈ1＝ｓｈi／1０；h0=ｓhi%10；ﻩ ﻩ ／/分离出个位十位TMＯD=0x01;TＨ０＝（65５３6－500００）/256；TL０＝（65５36—50００0)％2５6；ﻩ ﻩ//基准时间为20msEA=１；EＴ0＝1;TR0＝1； ﻩﻩ //打开中断定时器}vｏiｄdiｓｐlay0()//{P2=0x80;Ｐ0=tabｌe[h1]；dｅlay(1）;P0=0ｘ00;ﻩﻩ ﻩﻩ//消隐P２=0x40;Ｐ0＝table［h0];delａy(1）；P0=0ｘ０0;P２=0ｘ2０;P0＝0ｘ40;ｄeｌay（1);P０=０x00；Ｐ2＝０ｘ1０；P0＝ｔable［min1］;delａy（1）；P０＝０ｘ００；P2=0x08；Ｐ0=taｂlｅ［ｍｉn0］;delay（1）；Ｐ0=０x00;P2=0ｘ04;P0=0x4０； ﻩﻩ ﻩ/／让时分秒中间显示“—"dｅｌay（1）;Ｐ0＝0x0０;P2＝0ｘ02;P0=ｔable［s１］；delay（1）；P0=０x0０；P2=0x０1；P0=taｂle[ｓ０］；deｌay（1）;P０=0x０0;}ｖoiddｉsplay2（)ﻩ 该显示函数是让闪烁显示函数的子函数｛P2=０x80;P０=table[a1];ｄｅlaｙ(1）;Ｐ0=0ｘ00；P2=0x4０；P０＝ｔablｅ[a０］；deｌａy(１);Ｐ0=0ｘ00;P２=０ｘ２0;P0=0ｘ40；delaｙ(1);P0=0x00;P2=0x10；P0=table[b１];ｄelay(1）；P０=０x00；Ｐ2=０x08;P0=table［b0］；ｄelay（1）；P０＝0x０0；P2＝０x０4；P0=０ｘ40;ｄelａy（1）；Ｐ０=0x0０;P２=0ｘ０2；Ｐ0=tablｅ［c1］;dｅlａy（1)；Ｐ0＝０ｘ0０；Ｐ2=0ｘ0１;P0＝ｔａble［ｃ0]；dｅｌａｙ（1）；P０=0x００；｝ｖｏidｄｉsplay3（) ﻩ ﻩ闪烁显示函数，用于未松手闪烁｛iｎtn；for（n=０；n<４0；n＋+）｛ｄisplaｙ０（）;｝fｏr（ｎ=0;n<35；n＋+)｛ｄｉｓｐlａy2（）；｝}voidkｒｙｓｃan（)／／键盘扫描函数｛if(k０=＝0）{deｌaｙ(３）； ﻩ //延时去抖if（ｋ0==０） ﻩ /／确认Ｋ０已按下{slnum++;while(!k0） ﻩ /／判断是否松手ｄisｐlay０（）；ﻩﻩ ／/未松手闪烁显示if(slnｕm＝=1）{TＲ０=0； //关闭定时器,时钟停止走动c1＝10；c0=10；a1＝h1;a0=h0；b0=ｍin0；ｂ１=min1;ﻩ //让秒钟闪，时钟分钟显示｝if（sｌnuｍ=＝2）｛c1＝ｓ1;c0=s0；a1=h1；ａ0=h0;b０＝10；ｂ1=10； ﻩﻩﻩ //让分钟闪,秒钟时钟显示}if（slｎｕm=＝３）｛c１＝s１;c0=s０;ａ１=1０;a０=１０；b0=min0；b１=min１;ﻩﻩ ﻩ//让时钟闪，秒钟分钟显示}if(slnum＝=4）{c1=s1；c0＝s0；a1=ｈ1；a0＝h0；b０=ｍｉn0；b1=min1;slnum=0；ﻩﻩﻩ ／/全部显示，不闪烁ＴR0=1;ﻩﻩﻩ //打开定时器，时钟继续}｝｝ｉｆ（sｌｎum！=0）{if(k1＝=0){ｄelay（3);iｆ（k1==０) ﻩﻩ /／K１是否按下{wｈilｅ(！k1） /／判断是否松手ｄisｐlay3（);ﻩ ﻩ//闪烁显示if(slｎuｍ=＝１）{miaｏ+＋；ｉf(ｍiａｏ=＝60）miao＝0;s１=mｉａo/10；s0=miａo%10;ﻩﻩﻩﻩ ／/秒钟加一｝iｆ（slｎｕm==2）｛fｅn+＋;iｆ(ｆeｎ=＝60）ｆｅｎ=0；min1＝fen/１０;min0＝fｅn％10;ﻩﻩﻩ //分钟加一}if(ｓlnuｍ＝=3）｛sｈi++；iｆ(shi==24）shi=0;h1=shi／10；ｈ0=shi%10;ﻩ ﻩ ﻩ／/时钟加一｝}}iｆ(ｋ2==０){delay(３)；if（k2=＝0)｛ｗhilｅ（!ｋ２）diｓplay3（）;if(ｓlnｕm==1){mｉaｏ—-；iｆ（miaｏ＝＝-1)mｉaｏ＝59;s1=miao/10；s0=miao%10；ﻩﻩ ﻩ//秒钟减一｝ｉf(slnum＝=2）{fen—-;if（ｆen=＝－1)fen=５9;min1=fen/１0;min0=fen%１０；ﻩﻩ ／/分钟减一}iｆ（sｌnｕm=＝３){ｓhi—-；iｆ(ｓhi＝＝—１)shｉ=２3;ｈ１=shｉ/１０；h0＝ｓhｉ%１0;ﻩﻩ ／／时钟减一｝｝｝｝｝voiｄdｉsｐlay1()ﻩ ﻩ／/按键检查闪烁显示函数{iｎｔn；for（n=0;n〈4０；n++）｛dispｌａy0();kｒｙscan（）;}fｏr(n=0;n＜３５；n++）{disｐlay2（)；krysｃａn();｝}ｖｏｉdmaiｎ(）//主函数{iniｔ（)；while(1）｛display0（);krｙscaｎ（）；if(！slnum==０)displａｙ１();}｝ｖoidｔimer０(）inteｒrupt1//中断函数{TH0=(65５３6-5０0００）/２５6;ＴL0=(６5５36-５0000）％256;counｔ++;if（couｎt==20）｛count=0；miａo++；iｆ(mｉao==６０）｛miａo＝0；fen＋+;ｉｆ（fen==６0){fen=0;shi＋+；if（shi==24)ｓhi=0；h１=ｓｈｉ/10;h０＝sｈi%10；｝ｍin１=ｆen/１0；miｎ0=fen％10；｝ｓ1＝miao/１０；ｓ0=miaｏ%10;}}五、设计心得体会 通过本次课程设计,加强了我对单片机这门课程的理解与熟悉，而且这次设计使我的动手能力更有显著的提高,让我获益良多，也使我更加扎实的掌握了有关电子线路单片机方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查，我终于找出了问题的所在，也暴露出了我在这方面的知识欠缺和经验不足.实践才能出真知，实践才是检验真理的唯一标准，唯有通过亲手制作,才能令我们掌握知识。ﻩ在这次的课程设计中，我们遇到了很多困难，过程很艰难,但是我们都克服了，这是对我们自己的肯定。我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。不可否认，单片机是一门比较难的专业学科。但是经过这一学期的学习,我觉得单片机这门课很好，让我们在设计中掌握课程，具有很强的实用性。在社会上，单片机应用极其广泛.通过这次课程设计骂我掌握了常用元件的识别和测试,熟悉了常用仪器仪表；了解了电路的连接方法；以及如何提高电路的性能等。六、参考文献及网站1、《单片机原理及应用》罗维平李德骏编华中科技大学出版社.2、《单片微型计算机原理与接口技术》高峰编电子工业出版社。3、《单片机应用新技术教程》邹逢兴编高等教育出版社。4、《16位微型计算机原理接口及其应用》朱宇光编电子工业出版社.5、《微型计算机原理与接口技术》吴秀清编中国科学技术出版社。6、《微型计算机接口技术》邓亚平编清华大学出版社。7、网站ＨＹＰERLINＫ"htｔp://www。2１ｉc。coｍ"wｗw.21ｉc．coｍ七、实物图附录2元件清单品名规格型号技术要求数量单片机SＴＣ８9Ｃ5１ＲC1单片机座子STＣ89C５1ＲＣ1晶振1２ＭＨｚ1独石电容３０pF2电解电容4７μF2电解电容10μF1轻触四脚按键６.0x６。0ｘ5．０mｍ４色环电阻１0ＫΩ1/4ｗ4色环电阻510Ω1/4ｗ8色环电阻4。7K1／4w8三极管2N５5５1ＮPN8锁存器7４LS37３1锁存器座子7４LS3７３18段式LED数码管QH５011AＳ 0．5单字共阴8面包版１导线0。4mｍ20．4单股导线3m焊锡丝０.５KG３m交流220V—直流5Ｖ1适配器配套插座ISP下载编程工具STＣ89C5１RＣ/RD＋系列ＩＳＰ经济型下载编程工具基于Proteus的单片机控制电子时钟电路设计与仿真摘要工程实践教学环节是为了学生能够更好地巩固和实践所学专业知识而设置的，在本次工程实践中，我们以微机原理与接口技术课程中所学知识为基础，设计了电子时钟。单片机由RAM、ROM、CPU构成，由定时、计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低,广泛应用于智能产业和工业自动化上。本设计主要设计了一个基于AT89C51单片机为核心,使用12MHz晶振与AT89C51相连接,通过软件编程的方法实现以24小时为一个周期，同时8位7段LED数码管显示小时、分钟和秒的要求。本系统的设计说明重点介绍了如下几方面的内容:1）电子时钟的基本功能,同时对计时的原理也进行了简要的阐述；2）介绍了系统的总体设计、给出了系统的整体结构框图,并对其进行了功能模块划分及所采用的元器件进行了详细说明；3）对系统各功能模块的软、硬件实现进行了详细的设计说明。关键词:AT89C51单片机；电子钟;硬件设计；软件设计目录TOC\o”1—3”\h\z\u第一章绪论11。1课题简介11。2设计目的与要求11。3题目描述21.4设计任务21.5章节安排说明2第二章电子时钟系统简介32.1单片机简介32。2单片机的发展史32.3电子时钟基本特点42.3电子时钟基本特点4第三章系统总体设计及硬件设计53.1单片机芯片选择方案53.2数码管显示选择方案53.2。1数码管显示工作原理53.2.2数码管方案及选择63。3硬件单元电路设计与参数设计63。4元件清单8第四章电子时钟软件设计104.1软件系统模块功能简要介绍104.2软件系统流程图104。3程序代码12第五章电子时钟调试与仿真155。1HEX文件的生成155.2原理图的绘制155。3调试与仿真16第六章结束语18参考文献19第一章绪论1.1课题简介数字钟是采用数字电路实现对时，分，秒数字显示的计时装置,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所.给人们的生活、学习、工作带来极大的方便[1]。不仅如此，在现代化的进程中,也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯等,这些都是以钟表数字化为基础的.而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。数字电子钟的设计方法有多种,例如，可用中小规模集成电路组成电子钟，也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点,其中，利用单片机实现的电子钟具有编程灵活,便于功能扩充,精确度高等特点［2]。基于以上分析，在此次设计中，我选择的是利用单片机制作电子钟.电子钟的设计本身包括程序的设计和硬件电路的设计[3］。我的思路是，先进行电路的整体设计，再根据电路进行编程,在编程的过程中对电路进行微调，以更好的配合程序。调试成功后，再根据电路图画出仿真图,将软件装入单片机芯片,利用Proteus软件进行仿真，仿真中的错误通过改正程序的逻辑错误和电路中的设计不当进行排除，这个过程很艰难的但也是很重要的。若仿真可以实现，则硬件电路的实现就可以有条不紊地进行。1.2设计目的与要求通过本次工程实践,运用微机原理与接口技术所学知识及查阅相关资料，完成对时间的计时并显示的设计，达到理论知识与实践更好结合、提高综合运用所学知识和设计能力的目的。通过本次设计训练，可以使我们在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。设计一个有“时”、“分"、“秒”(23：59:59）显示的数字电子钟.设计要点具体如下：1）设计一个脉冲信号产生电路；2）设计24进制、60进制计数器；3)设计译码显示电路;4）时间以24小时为一个周期,显示时、分、秒。1。3题目描述数字电子钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路，它的计时周期为24小时,显示满刻度为23时59分59秒.一个简单的数字钟电路主要由译码器显示器、译码器、计数电路、组合逻辑电路以及振荡器构成。信号由振荡器产生，通过计数器传到译码器，再由译码显示器显示，这样就可以看到时间变化了。1.4设计任务在本次工程实践中，主要完成如下方面的设计任务:1）简要综述单片机技术发展的国内外现状；2）掌握MCS—51系列某种产品（例如8031）的最小电路及外围扩展电路的设计方法；3）了解单片电子时钟的功能及工作过程；4）完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的参数确定；5）用一种计算机绘图软件完成原理电路的绘制；6)完成系统设计说明书（页数不低于10页）。1.5章节安排说明整个设计总共分为四个章节，第一章是前言部分，主要介绍了设计单片机电子时钟的意义、目的及主要内容；第二章对单片机作了简要说明，介绍了单片机的发展史，并对电子钟的特点以及原理作了简要说明。第三章是系统的总体设计阶段，这一部分主要介绍了系统的整体功能，绘制出系统的整体结构框图。另外按照各部分实现的功能不同，将整个系统分成了三个功能块，并对每一个功能块所采用的元器件进行了详细介绍.第四章是系统详细设计阶段，对每一个功能块的芯片图进行了详细的说明，对每一个引脚的接线都进行了详细的设计，此外还编写了主要功能模块的基本程序,详尽阐述了各模块的工作过程.第二章电子时钟系统简介2.1单片机简介单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器、实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入系统集成在一块芯片上.2。2单片机的发展史单片机诞生于20世纪七十年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。起初模型1.SCM即单片机微型计算机阶段（SingleChipMicrocomputer），主要是寻求最佳的单片机形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完成不同的发展道路.在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。2。MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此,发展MCU的重任不可避免的落在电气、电子技术厂家。从这一角度看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素.在发展MCU方面，最著名的厂家当属Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS—51从单片机微型计算机发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩.嵌入式系统单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势.随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片机微型计算机、单片微控制器延伸到单片机应用系统.2.3电子时钟基本特点现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走路精度高，稳定性好，使用方便,不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用液晶显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能.2。3电子时钟基本特点一个基本的数字钟电路系统主要有秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、电路组成.秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现，在此我们用定时器。将定时器与电阻、电容按照定时器构成多谐振荡器图接线，组成一个输出1秒的标准脉冲,将标准秒信号送入“秒计数器”.第三章系统总体设计及硬件设计3。1单片机芯片选择方案方案一：AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机.单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS—51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。方案二：AT89S52是一个低消耗，高性能CMOS8为单片机，片内含4kBytesISP的可反复撰写1000次的Flash只读程序存储器。主要性能有：与MCS—51单片机产品兼容、全静态操作：0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符、易编程。由于只需要实现显示时间简单的功能，两个单片机就能很好的实现该功能。我们优先考虑单片机的成本所以选择方案一。3。2数码管显示选择方案3.2。1数码管显示工作原理数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。有两种类型,一种是共阳型，一种是共阴型。共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起,即为公共商.阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为二极管的负极，又称为负极。通常的数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计的,分别为A、B、C、D、E、F、G、DP,其中DP是小数点位段。而多位数码管,除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端也会连接在一起。即，所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法.数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起,共同占用8位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端.利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号,在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来.3.2.2数码管方案及选择方案一：静态显示。静态显示,即当显示器显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定导通或截止.该方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示时较小电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但因当所需现实的位数较多时，静态显示所需的I/O口数较大，造成资源的浪费。方案二:动态显示.动态显示，即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管,每隔一段延时时间循环点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示,但须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/0口，降低了能耗。从节省单片机芯片I/O口和降低能耗的角度出发，本数字电子钟数码管显示选择采用方案二。3。3硬件单元电路设计与参数设计1。电源电路本数字电子钟设计所需电源电压为直流、电压值大小为5V的电压源。从硬件实物设计简易程度与经费方面考虑，用两节电压值为2.5V干电池与电路电压源引脚相连接即可达到硬件设计要求。即本数字电子钟设计用两节电压值大小2。55V干电池做硬件电路电压源.2.时钟电路单片机芯片可使用内部时钟和外部时钟电路两种方式产生电路所需的时钟脉冲，内部时钟电路实现可用石英晶体和微调电容外接即可达到,外部时钟电路实现需要一个外部脉冲源引入脉冲信号以保证单片机之间时钟信号的同步。从赢家实现的难易程度考虑,内部时钟电路的实现比外部时钟电路的实现更简单容易.即本数字电子钟设计所需要的时钟源采用内部时钟电路实现。所用定时方式为工作方式1。石英晶振为12M，即最小定时时间为1us，最大定时时间约为65.5ms，其电路图如下图3。1所示。图3。1时钟电路图3。键盘电路设计该设计只用了一个键盘，但实现的功能却是比较完善，减少了硬件资源的损耗,该键盘可以实现小时和分钟的调节以及控制是否进入省电模式。当按键按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能,达到省电的目的；直接按下不松开，则可以通过按键实现分钟的累加,每按一次分钟加一;而连续两次按下按键不放松，则可实现小时的调节,同样每按一次小时加一。达到时间调节的目的。如图3.2所示。图3.2多功能控制键4.LED显示电路数字电子钟设计的显示模块用8个以为数码管实现，也可用两个四位一体数码管实现。两种实现方式实现方式实现效果一样.从实物制作的难易程度出，本数字电子钟设计采用一个8位数码管实现，5.单片机电路本数字电子钟设计采用AT89C51单片机芯片作为中央控制器,实现信号的输出、LED的显示及相关的控制功能，3.4元件清单根据总体的设将所需要的元件列出如下，表3.1。表3。1器件清单元件名称所属类所属子类AT89C51MicroprocessorICs8051FamilyCRYSTALMiscellaneous--CAPCapcitorsGenerieCAP—ELECCapcitorsGenerieRESResistor7WaitWirewoundResistor10WaitWirewound7SEG-MPX8-BLUEOptoelectronics7—SegmentDisplaysBUTTONSwitches&RelaysSwitches第四章电子时钟软件设计4。1软件系统模块功能简要介绍本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现,主程序、中断服务程序、键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块和延时模块.主程序：主要用于对输入信号的处理、输出信号的控制和各个功能程序模块的运用及其控制，中断服务程序:主要用于电子钟的准确运行、数据输入过程中的闪烁。键盘输入程序模块:主要是用于确定按键并得到特定的数码值.数码管及其驱动模块:主要是用于驱动数码管及利亚数码管显示时间。延时模块：程序中有两种延时子程序，一种是短延时用于判断键按下等,一种是长延时.4。2软件系统流程图系统软件采用C语言按模块化方式进行设计，然后通过Keil软件开发平台将程序进行编译生成HEX文件。接着使用Proteous将文件导入进行仿真，显示仿真结果。软件流程图如图4.1所示。主程序开始主程序开始初始化设置初始化设置时、分、秒显示时、分、秒显示硬件延时1S？ N硬件延时1S？Y秒加1秒加1是否为60S？ N是否为60S？ Y秒钟清零，分加1秒钟清零，分加1是否为60min? N是否为60min?Y分钟清零，时加1分钟清零，时加1是否24h N是否24hY小时清零小时清零图4.1电子钟的程序流程图4.3程序代码根据程序流程图使用C语言对程序进行编程,程序代码如下所以。＃include"reg51.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintcodeuchard［10]=｛0xC0，0xF9,0xA4，0xB0,0x99，0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90｝;uintsecond=0，minter=50，hour=11;uintsshi，sge，mge,mshi，hshi,hge;staticcharcourt=0;sbitP21=P2^1;sbitP22=P2^2；sbitP23=P2^3;sbitP24=P2^4；sbitP25=P2^5;sbitP26=P2^6;sbitP27=P2^7;sbitP20=P2^0;voiddelay（)｛ //单个LED延时函数uchari； for(i=0;i〈15;i++);}voidint1（)interrupt1using2{ //定时中断相应定50msTH0=0x4c; TL0=0x00; court++；}voidmain(）{ //主函数TMOD=0x01; TH0=0x00； TL0=0x00; EA=1; ET0=1； TR0=1； P1=0XFF； for（；;){ sshi=second/10； //求分秒的个位； sge=second％10； mshi=minter/10; mge=minter%10; hshi=hour/10； hge=hour%10; P0=d［sge］; //时分秒在LED的显示 P27=1;//P0口数据输出,P2口选通信号 delay()； P27=0； P0=d[sshi］； P26=1； delay（); P26=0; P0=0xbf; P25=1; delay(）； P25=0； P0=d[mge]； P24=1； delay()； P24=0； P0=d[mshi]; P23=1; delay（）; P23=0; P0=0xbf; P22=1； delay()； P22=0； P0=d[hge]; P21=1； delay(）； P21=0; P0=d[hshi］; P20=1； delay（); P20=0； if（court==20）｛ //定时1s的时间是否到？若到，则执行IF后面的程序；court=0; //执行LED显示程序second++;if(second==60）{second=0;minter++；if（minter==60)｛minter=0；hour++；if(hour==24)hour=0； ｝} ｝ }}第五章电子时钟调试与仿真5。1HEX文件的生成1）打开单片机软件开发系统KeilVision，单击“Vision"菜单中的“Project”，在此下拉菜单中单击“NewProject”选项后，弹出“CreateNewProject”对话框，键入新建项目名称.2）键入新建项目名并单击“确定”按钮后,在弹出的“SlectDevic”对话框中选择合适的单片机型，如AT89C51。3）单击“Vision”菜单中的“File"，在此下拉菜单下,选择“New”后,打开一个空的文本编辑窗口，在此窗口中输入程序，创建新的源程序“dzz.C”文件。4）在左边的“Project”窗口的“File"页中单击文件组，再单击鼠标右键后，在弹出的窗口中选中“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’"选项，将“dzz.C”程序导入到“SourceGroup1”中。5）在“Project"下拉菜单中，选中“OptionsforTarget”,将会弹出“OptionforTarget"对话框，在此对话框中选中“Output”选项卡中的“CreatHEXFile”选项。6)在“Project”下拉菜单中，选择“RebuildallTargetfiles"项。若程序编译成功,将生成“dzz.HEX”文件。5.2原理图的绘制1）在ProteusISIS编辑窗口中，单击元件列表之上的“P”按钮,添加所需要的元件.2）在ProteusISIS编辑窗口中,绘制电路图。如图5.1所示。图5.1电子钟电路图5.3调试与仿真1）在ProteusISIS编辑窗口中，单击鼠标右键将AT89C51单片机选中并单击鼠标左键,弹出“EditComponent”对话框,在此对话框的“ClockFrequency"栏中设置单片机晶振频率为12MHz,在“ProgramFile”栏中单击文件，选择先前用KeilVision2s生成的“dzz.HEX"文件。2）在ProteusISIS编辑窗口中“File”下拉菜单“SaveDesign”选型，保存设计，生成“dzz.DSN”文件。3)在ProteusISIS编辑窗口中单击“Debug”菜单中选择“Execute”,可看见在首次运行时,LED显示的初始值为11—50—00，然后每隔1s进行累计显示，运行结果如图5。2所示。图5。2电子钟设计的运行结果第六章结束语本单片机数字电子钟系统的功能基本符合显示格式为：XX:XX：XX，即时：分：秒。时间可采用24小时制。系统上电后从上电时初始化显示:11-50-00开始计时，能进行时间的调整，可按自己的要求设置扩展的小键盘个数设计任务的要求，经过测试数据显示，系统的可靠性已经基本能够达到实际电子钟的设计要求，同时本单片机数字电子钟系统具有扩展性.课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现实际问题、提出实际问题、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际学习能力、动手能力的具体训练和考察过程.在此次数字钟设计过程中，在学习新知识的同时，把在课程中学到的理论知识运用到实际作品设计、操作中，更进一步地熟悉了单片机芯片的结构及掌握了其工作原理和具体的使用方法与相关元器件的参数计算方法、使用方法，了解了电路的开发和制作及课程设计报告的编写.加深了对相关理论知识及专业知识的掌握度，增强自身的动手能力，锻炼及提高了理解问题、分析问题、解决问题的能力,更深刻的体会到了理论联系实际的重要性，进一步掌握画图软件的使用和提高相应的画图操作水平及技巧.参考文献［1]李广弟，朱月秀，冷祖祁．单片机硬件结构［J］．页码148。［2］李叶紫，王喜斌，胡辉．MCS_51单片机应用教程［M]．清华大学出版社，2004，3［3］李叶紫等．MCS-51单片机应用教程[M］．清华大学出版社,2004,3［4］王福瑞等．单片机微机测控系统设计大全[M］．北京航空航天大学出版社，1999.3[5］李伯成．基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计[M］．电子工业出版社，2004.7基于ＡＴ89C51单片机的多音阶电子琴的设计摘要单片机是电子、计算机及机电专业的一门重要的必修课程.要求我们掌握单片机的基本组成和工作原理、会变程序的一般编写方法、常用接口电路的软硬件设计方法，具备基本的单片机系统应用与开发能力。随着科技的快速发展,单片机的应用日益普遍。单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本单片机系统设计应用单片机控制技术，用AＴ８9C51单片机为核心控制元件根据本学期所学的单片机知识结合设计了一套单片机控制的电子琴系统。电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器,它在现代音乐扮演着重要的角色。本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析,接着制作硬件电路和编写软件的程序，最后进行软硬件的调试运行。并且从原理图,主要芯片，各模块的原理和各个模块的程序调试来阐述。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，实现高、中、低共2１个音符的发音和显示和音乐播放时的控制显示，并且能自动播放程序中编排的音乐.系统运行稳定,其优点是硬件电路简单，软件功能完善,控制系统可靠，性价比高等,具有一定的使用和参考价值。关键词：单片机、电子琴、AT89C51、独立键盘、目录第１章引言.。．.．.。..．...。．。。.．...。..。．。.。。。。.．。．。。。。..。。。.。..．。。.。．．．．．．.。。．.．.．.。．．...．。...。。。．.。。。。。..．。.．.．。．..。。．..．.．．.．．..１．1。1设计背景.．。。。.。。．.．..。.。。.。。。。.。。.。。.．．。。．.。.。...．。．．．。．.。.。。．．.。.．。。。.．.。。.。。.。。。．.。.．.．。。。.．。.．。．。.。．．..。．.。。。。.．。。。.．．．．.1１。２设计任务。.。。．。.。。。.。..。。．．。.．．。。。．.。。．。。.。．．。．.。.。．。．.。．。。.．。。．．。．..．.。。．。.。。..。.．。。.。.．．.。。．.．．。。。。．.．。.。..。..．．。..。..．.11。３设计目的。．.。。．...．．.。。..。。.．.．．。．。。。．．。．．.。.．..。．。。.。．.．。..。..．．．。．..。...．．。。.．.．..．．．。．.．．.．．..。。。。．...．.。。.。．．。..．。．．...。．。11.4设计思路。.。．。。．．。．。．．．...．。。。。．..。．。。．。.．．．.。．..．..。..。．.。.．..．。．．。.。。..。.。.．。．．.．。。.．。.。．.。..。.。。.．。。..．。．。．。。。。。。。。。。。.。.。.1第2章方案论证．．.．．。。．。．。．。.．．...．．．.．。。.。．．。。.。．。.。。..。。.。.。.．。。。。．。。。。．。。．..。.．...。.。。。。。。。。..。.．.。.．．．。。．.．。.．.。。。..．．．。．12。1方案论证..。。。.。。．..。.．．。。．。...。。。。..。．。．.．..。．.。...。.．.。。。。..。.。。．.．。.。...．．．．.。．.。．．。。．．。。．。．。。。。。..．。。．．。.。。.。.．.．.。..。．．。。．．。。。1第3章硬件系统设计．．．..．..。。．。．。．..。.．.。。.。．..．。.。．。。。。...。.。..。。。。.。.。。。。．。．..．．...。.。.。.。。。。．．．。..。.．..．.．．.．．.。．..。．.。２3。1时钟电路．...。．.．.。．.。.．.．．．.。..．.。。.．。..．．..．．．．．．。..。。.。。..．。.。.．。.．．．。．..．.。．..。。。。．。..。...。.。.。．.。。。.。。．.．。．．．。。.．。.．。．．。..23．２复位电路．。．.．．。.．．.。。。．．.。。．．．.．.。。..。。．..．．.。.。．.。...。．．。.．.．..．..．...。。。。．.。..。。。．。..。．.．.．.．．.．.。．.。。.．.。。..。。.．.．...．33．３原理框图。..．．.。..．．。...。。.．..．．．。。。.．．.．。。．。．.。.。。.．.。．．．．.．.．．。。.．.。．．.。。．。.。..．．．．．．。.．。.．．．。.．。．。。。..。.．.。..．.。。..。。．．。。。。33.４显示部分设计。。。。.．。。。。。．。。.。。...。．。。．．.。．。.。.．。。。．。..。.．..。.。.。。..。。．..．。。．。．。.．.．．.。．。。．。。。.．．。．。．。.。.．。。。。.。.．..．。．．．．３３。5按键部分设计。．．。。．..。．．．.。。。．.。.．。.。.．。．。。.。．..．．。．。。。．.．．．。...。...。.．。。..．.。...。.．．.。．．．.。.．.．．.。．.。。。。．。。．.。．．。。.。。.４3.6发音部分设计。．.．．..。.。。。。．.．。...。。。.。．..。。。...。.．。..。..。。.．.．．。．．。．.．。．．。。。．。..。..。.。.．．.．。..．。。。..．．。..。．.。．。...。..。...。．5第4章软件系统设计..。。.。．。．。.．。。．。。。．．.。．.。..。．。..．..．．．.。.。..．..。.。。。.。。．。.。..。。.．。。。．．.．.．．。。.．.。。。.．．。．。。.．..。。．5４.１系统分析。.。。。。.．．．．...。..。．.．.．．．．．...。．．。。。.．。.．..。．。。。。..。.。.。。。。．。．．...。。．..．．．．。.。.。..。..．..。.。。...。。。．.．.。.。.。．。..。..。。．。54.２参数计算．．．。.．.。.。.．。．．。。。.。。.。．．..。.．.．。．。．。..。。。..。...．.．...。。。。。。.。。.．。.．。．.。。．．．。.。.。．。．。。..．。..．．.。。。..。．．.．．..。．.。...．．。。。.7４。3程序设计.．。。。.。．。。...。。...．。.．。。．..。..．.。..。。。..．。．.．。。．．.．。..。．.。.．。．.．。.。.。。.．.．．。.．．.。。．．..。。．．.．．。.。。.。..。．。.。。.．。。。。。。..．.。。。8第５章实验结果.．。．。．．.。。.．．。。．。．.。...．。.．．.。。。．．...。.。。...。.．..。。。．。。。。．。。...．．。．。。。．．．。。。。.．．。..。.。..。.。。．.。．。．。.。.．．．。１05。1硬件调试．．。。。。.。.。。..．．．。．。．..。。.．。.。..。..。．.．．.．。。．。..。。。．．．．..。。.．。.．．。．.。。。。.。.．。..。．。．.。．。。。..。。.。。．。..。..．.。．。．。．。1０5。２软件调试.．.。。。。...．..．．。．．.．。．。。．。。．。..．。。．。。.。。.。.。.。.。。．．。。。．．．．.。．。.。．..．．。．。。.．.．。。．.．．。..。。.。．.．．。。.。．..。.．。.。。。.。10５。3仿真结果.．.。．．.．。.。.。。。．。.。。.。．．。。..．．。...。．．．。。．。．．．。。．.．。。.。．．。．。。．..。。.。..。.。.。．.．．．.．.．。...。.。.。。。.。。.．.．。.．.。.。。。。.1０５．４结果分析。..。.．.．.．．．.。．。。。。．．。.。.。..．。.．．.。。．。。.。。。.．.。．．...。。.．。。．.。。。。。...。。．。。.．..。。．．．..。。。..。．.。.．。.。．。。。．。．．．．．。．．..。。。。11第６章总结.．.。..．。。。．．．.。．..．。。。。．．。.。..．.。。．..。．。.．.．．。。。．.。。。．.．．。。．。。。。..。.。.。.．．．。．。．..。.。．..。．。.．..．.。。..。。...。..．.．。．11附录一：系统整体电路图．。。．。．..．。..．.。.．..．。．．.．．。．..。．。。。。。。.．．.．。．.。。。。．。..．。..．。。.。。...．．。。。．．．..．。..．．。．...。。.。。。．。.12附录二：元器件清单。.。。。。.。.．。．.。..。.。.。．。。.。。..．.。.．。．。.．.。。。。。。。.。．．。。。．.。。．．．．。.。.．..。..。．..。..。。。．.。.。。..。。．。。．.。.．.．。。．。。．1２附录三：源程序代码．．。．。．.．.。.。。.．。．。..。.．。．.。。...。。.。.．。..。。.。.。．。.。．。...．。。。。．。.。..。．。。．。。.。.。。。。。．。。..．。。..。。。...．．．．13参考文献。.。.。.．。。.。。．．。.。...。．.．..．..。．。...。。．.．．．．。.。．.。。。．..．．。。。..。。。。...。.。．。.．．。.．。.。...．。．。。。..。。..。．。。。.．..。。.。..。。。．.．.19第一章引言1。1设计背景随着电子科学技术的飞速发展,电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作,因此开发本系统希望能够给人们带来更多的生活乐趣。基于当前市场上的玩具需求量增大,其中电子琴就是一个很好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件来实现电子琴的功能，从而可以实现电子琴的微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。并且可以进行一定的功能扩展。鉴于传统电子琴可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低Ｓｏ到高ＤＯ等11个音，从而也可以通过单片机实现对十个按键的扩展,实现七个音符键的高、中、低21个音调的显示播放和任意音乐的自动播放。本次设计将十个音键制作成独立键盘,其中七个为音符键，三个为控制键,并用数码管进行显示，使电子琴的功能更加完美.不但可以实现对按键的显示，而且可以实现对音乐的自动存储和播放，使该设计功能更加完善。１．2设计任务１、根据要求，设计以单片机为核心的多音阶电子琴系统，可随意弹奏想要表达的音乐;２、针对要求控制的对象完成程序的编制;3、硬件软件联调，完成题目所要求的功能；4、有高中低三个音阶，并有显示电路。１.3设计目的1、通过课程设计,使我们能够深入理解单片机系统的工作原理,接口电路的设计及调试方法，培养综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力;2、使用AＴ８9Ｃ５1芯片的串口功能,利用独立式键盘和AT89Ｃ51单片机以及扬声器实现乐曲的演奏；３、用ｋeil软件进行编程与调试，利用Protｅｕs7Proｆessional软件进行绘制硬件电路图且进行仿真.1.4设计思路用独立式键盘的7个按键分别对应相应的音符，当按下某一个按键时,产生一个相应音符，操作者按一定的节奏、规律进行输入时，信号经过单片机处理，然后经音频放大后经扬声器输出音频信号，产生乐曲。本次设计有一个创新，就是预先存放一段音乐程序在芯片内，整个设计既可以作电子琴用又可以作音乐盒用,且带显示功能。第二章方案论证2.1方案论证2。１。1总体设计采用ＡT８９S52单片机作为主控芯片，设置键盘、蜂鸣器等外围器件，另外还用到一些简单器件如：四位数码管,和NPN型三极管及电阻等。利用按键实现音符和音调的输入；两位的数码管进行被操作的按键显示；用NPN型三极管８550实现低音频功率放大；最后用蜂鸣器发音。主控芯片采用AT8９S５２单片机，它是大规模集成电路技术发展的产物，具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。避免了由于元器件种类、个数繁多，而过于复杂的硬件电路也容易引起系统的精度不高、体积过大等不利因素.同时具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,由于本设计主要用于人们娱乐方面,因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。具有经济可行性、技术可行性、实物应用性.２．1.２单片机选型硬件电路要以单片机作为主控芯片,实现按键输入音符和音调，四位数码管的显示以及低音频功率放大和蜂鸣器发音。针对本设计的功能和用途,采用AＴ8９Ｃ51单片机更好,实现功能完全，性价比较高，更适合本设计。第三章硬件系统设计３.1时钟电路单片机内部具有一个高增益反相放大器,用于构成振荡器.通常在引脚XTALl和XTＡL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器,结构图2中X1、C1、C2。可以根据情况选择6MHｚ、12MHｚ或２4MHｚ等频率的石英晶体，补偿电容通常选择３０pF左右的瓷片电容。图3-１、时钟电路３．2复位电路单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。其结构如下图。上电自动复位通过电容Ｃ３充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻R1与VCC接通来实现.图3－２、复位电路3。3原理框图本系统有主控芯片８９S52、发音单元、显示模块、按键模块组成.图３－3、原理框图３。4显示部分设计3.４.１数码显示方式数码显示有静态显示方式与动态显示方式两种.工作在静态显示方式时，数码管的位线与电源一直相连,数码管中的二极管均处于通电状态,即在静态工作方式下，显示电路中数码管的位选线是同时选通,而数码管的段选线是独立输入。工作在动态显示方式时，数码管的位线在扫描控制电路的控制下按设定顺序导通,即电路中的数码管是逐个接通电源，数码管的段选线以并联方式与译码电路联接,即在动态工作方式下，数码管不是同时导通显示而是按照设定顺序分时导通显示。3。4。2八位数码管的结构本次课程设计的显示电路采用两位数码管进行显示，由于此设计采用的是共阴极的，使用时不加限流电阻。为了显示字符,要为LEＤ显示器段码，除了组成８字形的字符的7段，另加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的显示段码为１个字节。图3-4、数码管电路３.5按键部分设计3．5．１键盘设计键盘在单片机应用系统中是一个关键的部件，它能